DE1205957B - Verfahren zur Herstellung eines alkaliarmen Aluminiumoxids - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

COIf

Deutsche Kl.: 12 m - 7/46

V 25384IV a/12 m
13. Februar 1964
2. Dezember 1965

Für hochwertige keramische Erzeugnisse aus Aluminiumoxyd als Hauptbestandteil, wie z. B. Zündkerzenisolatoren, Mahlkörper, Wärmeaustauscherfüllungen und als Katalysatorträger u. dgl., wird ein Aluminiumoxid mit einem sehr niedrigen Alkalibxidgehalt benötigt, da ein höherer Alkaligehalt vor allem die sonst ausgezeichneten elektrischen und mechanischen Eigenschaften derartiger Erzeugnisse beeinträchtigt.

Zur Herstellung von Aluminiumoxid in größerem Maßstab wird von Aluminiumtrihydroxid ausgegangen, das hauptsächlich nach dem Bayer-Verfahren durch Fällung von Natriumaluminatlösung gewonnen und durch Kalzinieren bei Temperaturen um etwa 1200⁰C in Aluminiumoxid übergeführt wird. Das so erhaltene Aluminiumoxid weist einen Natriumoxidgehalt von etwa 0,3 bis 0,6% und höher auf, der sich bei der Herstellung vieler keramischer Erzeugnisse als zu hoch erweist.

Es sind bereits verschiedene Verfahren bekannt, die sich mit der Herabsetzung des Alkaligehaltes des auf die angegebene Weise gewonnenen Aluminiumoxids befassen. So ist es bereits bekannt, Aluminiumhydroxid mit verdünnten Säuren, Laugen oder Wasser auszulaugen und das so gereinigte Produkt dann bei den üblichen Temperaturen zwischen 1000 und 1400⁰C zu kalzinieren. Nach anderen Verfahren wird ein durch Glühbehandlung bei Temperaturen bis zu 600⁰C in eine Zwischenstufe übergeführtes Aluminiumhydroxid bzw. -oxid, gegebenenfalls nach vorheriger Anfeuchtung mit Säuren, durch Auslaugen behandelt.

Weitere Verfahren beinhalten, daß durch Zusatz von mineralischen Säuren oder deren Ammoniumsalzen, ζ. B. (NHJ₂SO₄ oder NH₄Cl, oder durch Zusatz von Fluorwasserstoffsäure, Borsäure, Phosphorsäure und deren Aluminium- und Ammoniumsalzen zum Aluminiumhydroxid vor der Kalzinierung oder durch Zuführung von Fluoriden bzw. Fluorwasserstoff während der Kalzinierung, gegebenenfalls mit anschließendem Auswaschen, ein alkaliarmes Aluminiumoxid gewonnen wird. Es ist auch bekannt, unter Verzicht auf Zusätze und einen Auswaschprozeß den Alkaligehalt von Aluminiumoxid dadurch zu senken, daß die Kalzinierung bei sehr hohen Temperaturen von etwa 1600⁰C durchgeführt und dadurch eine allmähliche Verflüchtigung des Alkalis erreicht wird.

Ein weiteres bekanntes Verfahren behält die normalen Kalzinierungstemperaturen, vorzugsweise 1100 bis 1350° C, bei. Vor und während der Kalzinierung wird jedoch eine Natriumoxid aufnehmende

Verfahren zur Herstellung eines alkaliarmen
Aluminiumoxids

Anmelder:

Vereinigte Aluminium-Werke Aktiengesellschaft, Bonn, Am Nordbahnhof

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Chem. Hartmut Reinsperger,
Lünen (Westf.)

grobkörnige Substanz zugesetzt, die nachträglich abgetrennt wird. Oder es wird ein bereits geglühtes Aluminiumoxid mit Ionenaustauschern behandelt.
Verfahren, die mit dem Zusatz eines Stoffes arbeiten, der sich nicht vollständig wieder entfernen läßt oder der zur Vermeidung einer Verunreinigung des Aluminiumoxids vielfach nur auf komplizierte Weise entfernt werden kann, weisen natürlich von vornherein große Nachteile auf. Andere der bekannten Verfahren führen teilweise nicht zu dem gewünschten alkaliarmen Aluminiumoxid, denn der Alkalioxidgehalt soll vorzugsweise unter 0,1% liegen. Weitere Nachteile bekannter Verfahren sind darin zu sehen, daß besonders hohe Temperaturen angewendet oder teure Reagenzien eingesetzt werden.

Es wurde nun gefunden, daß sich die aufgezeigten Nachteile, von denen die vorbekannten Verfahren einzeln oder auch zugleich mehrere aufweisen, durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung von alkaliarmem Aluminiumoxid umgehen lassen.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß das beim Bayer-Verfahren anfallende AIuminiumtrihydroxid mit rückstandslos verbrennenden organischen Substanzen, vorzugsweise Oxalsäure oder Pechkoks, gemischt, das Gemisch bei 400 bis 1000° C, vorzugsweise bei 700 bis 900° C, getempert und gegebenenfalls in bekannter Weise das erhaltene Produkt gelaugt und bei 1000 bis 1400° C kalziniert wird.

Durch die Erfindung läßt sich gegenüber dem Stand der Technik ein bedeutender Fortschritt erzielen, der einmal darin besteht, daß nicht wie bei den bekannten Arbeitsweisen schädliche Abgase entstehen, z. B. solche mit Gehalten an Schwefeldioxid, Fluorwasserstoff oder Chlorwasserstoff. Dies ist bei der zunehmenden Luftverunreinigung in den Industriegebieten von besonderer Bedeutung.

509 740388

Zum anderen ist der Vorzug anzuführen, daß keine Anreicherungen von Verunreinigungen im Oxid (durch Na₂SO₄, NaF, NaCl oder entsprechende Aluminiumsalze) in den kälteren Zonen der Kalzinieröfen stattfinden; letzteres ist bei der bekannten Verwendung von flüchtigen anorganischen Stoffen (Mineralsäuren, Salze von Mineralsäuren) aber der Fall. Schon bei normalem Kalzinierbetrieb reichern sich diese Stoffe, -die in Spuren z. B. durch das Hydroxid oder durch das Heizöl eingetragen werden, vor allem im Oxidstaub an, was in erhöhtem und nicht mehr zuträglichem Maße bei Zusatz größerer Mengen an Mineralsäuren oder Mineralsalzen der Fall ist.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung organischer Zusätze, besteht ..weiterhin keine Korrosionsgefahr für die Stahlmäntel der Kalzinieröfen, während bisher solche Angriffe der Schwefeldioxid oder Halogenwasserstoff ^.enthaltenden Dämpfe nicht zu vermeiden waren. Schließlich sei noch erwähnt, daß durch die Verbrennung der organischen Stoffe der Qfenätmosphäre zusätzliche Wärme zugeführt wird, die der Gesamtenergiebilanz zugute .kommt. .

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, das im Aluminiumhydroxidgitter gebundene" Alkali in Freiheit zu setzen und ohne Schwierigkeiten zu entfernen, so daß ein sehr alkaliarmes Aluminiumoxid gewonnen wird. Es lassen sich Restalkaligehalte von nur 0,4% erzielen,

Die Zusätze kommen zweckmäßig in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent (bezogen auf das eingesetzte Aluminiumoxid) in Anwendung. Im allgemeinen werden bei Zusatz von 1 Gewichtsprozent die günstigsten Ergebnisse erhalten. Zur Auswaschung sind Wasser oder verdünnte Säuren geeignet.

; Durch Zusätze von organischen Stoffen, die sieh bereits beim Tempern vollständig verflüchtigen, wie es beispielsweise bei Oxalsäure der Fall ist, ist es möglich, lediglich durch Tempern des Ausgangsmaterials ein sehr alkalioxidarmes Produkt zu gewinnen, ohne daß ein Kalzinieren des Aluminiumoxids erforderlich ist. Andere organische Stoffe, wie beispielsweise Holzkohle oder Pechkoks, verbrennen unter Umständen während des Temperns nur. unvollständig. Dann ist zur Vermeidung einer Verunreinigung des Aluminiumoxids durch diese eine Kalzinierung des Oxids geboten. Das wirkt sich insbesondere dann keineswegs nachteilig aus, wenn sowieso die Gewinnung eines 7- oder α-Oxids zur Herstellung von keramischen Erzeugnissen angestrebt wird.

Die Auswaschung des Alkalis bei mit organischen Stoffen behandeltem Oxid erfolgt vorzugsweise mit reinem Wasser. Eine Anwendung verdünnter Säuren als Waschmedien bringt zwar keinen besseren Wascheffekt, ermöglicht jedoch die Herabsetzung der Waschzeit.

Beispiel 1

100 g Aluminiumtrihydroxid, hergestellt nach dem Bayer-Verfahren, mit einem Na₂O-Gehalt von 0,4%, bezogen auf Al₂O₃, werden mit 1% Oxalsäure, bezogen auf das angewendete Al₂O₃, gemischt und 1 Stunde bei einer Temperatur von 800° C getempert. Das mit reinem Wasser ausgelaugte Aluminiumoxid besitzt einen Gehalt an Natriumoxid von 0,04%.

Beispiel 2

. 100 g des Aluminiumtrihydroxids gemäß Beispiel 1 werden mit 1% gemahlenem Pechkoks gemischt und 1 Stunde bei einer Temperatur von 800° C getempert. Das erhaltene Produkt wird mit reinem Wasser ausgelaugt, und anschließend bei 1300⁰C kalziniert.-In dem so erhaltenen «-Alumiumoxid wurde ein. Gehalt von 0,04% Natriumoxid festgestellt. ',

Claims (2)

Patentansprüche: ■.

1. Verfahren zur Herstellung eines alkaliarmen Aluminiumoxids aus beim Bayer-Verfahren anfallendem Aluminiumtrihydroxid durch Zugabe sich verflüchtigender .Stoffe, anschließendes Glü-

.. hen des Gemisches und gegebenenfalls darauf folgendes Auslaugen und Kalzinieren des erhaltenen Produktes, dadurch gekennzeichnet, daß als sich verflüchtigende Stoffe rück-

'.. standslos verbrennende organische Substanzen, vorzugsweise Oxalsäure oder Pechkoks, verwendet werden und das Gemisch bei 400 bis 1000° C, vorzugsweise 700 bis 900° C getempert wird. . .

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich verflüchtigenden Zusätze in einer Menge von 0,5 bis lOGewichts-

. prozent, vorzugsweise 1 Gewichtsprozent (bezogen auf das eingesetzte Aluminiumoxid), zugegeben werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2478 675, 2774744; . britische Patentschrift Nr. 829 602; französische Patentschrift Nr. 1103 521; Referate, 1962, S. 6923.

509 740/388 11.65 © Bundesdruckerei Berlin